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基因表达调控 转录组 比较转录组/进化转录组

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       基于高通量测序技术得到各样品的转录组数据,利用比较转录组学研究手段在基因序列和基因表达水平上快速、全面地研究不同物种或同一物种不同亚种之间的亲缘进化关系,以及表型性状形成的分子进化和表达调控机制。


适用范围

       ★系统发生研究:不同物种分子进化关系的确定,例如陆生植物起源与早期分化研究。

       ★基因表达进化研究:从基因表达水平解析不同物种相同组织器官的表型差异,例如哺乳动物组织器官基因表达水平的进化。

       ★趋同进化研究:受到相似环境压力的不同物种,研究具有相同功能的器官。例如,乌贼发光器官趋同分析,海豚和蝙蝠的回声定位。

       ★适应性进化研究:受到不同环境作用的同类生物,或者野生种与栽培种间受自然选择或者人工选择的影响情况。例如,栽培番茄与野生番茄,不同海拔高度的鱼类研究。


美吉优势

       ★拥有标准化操作实验室和高通量测序技术平台,实验周期短,质量可靠。
       ★技术人员经验丰富,可以根据合作伙伴要求提供实验方案、解决实验问题、分析实验结果。
       ★拥有专业的生物信息团队和大型计算机,可以为合作伙伴提供个性化的生物信息分析服务。



组织样品

        1.动物组织:>2g;

        2.植物组织:>4g;

        3.细胞培养:>1*107个;

        4.血液样品:≥2ml。


 RNA样品

        1.请提供浓度≥ 50ng/μL,总量≥2μg的RNA(单次建库用量为1μg),对于总量≥10ng的样本可以采用微量建库

        2 .OD260/280介于1.8~2.2之间,OD260/230≥2.0,RIN≥6.5,28S:18S≥1.0,确保RNA无降解;


cDNA样品

        1.样品需求量(单次):建议送样量≥2μg,对于总量≥500ng的样本可以采用风险建库

        2.样品浓度:最低10ng/μl

        3.样品纯度:OD260/280=1.80-2.00,RIN≥6.5


建库测序

        建库:真核转录组文库

        测序策略:Illumina PE测序(150bp×2)

        测序数据量:6G clean data


案例一:系统发生

      本研究基于92个陆生植物转录组数据和11个植物基因组数据,第一次在如此大的物种尺度上,并综合了69种建树分析方法(贝叶斯,最大似然法,supermatrix, supertree, coalescent-based等),这些结果有力的支持陆生植物与绿藻门双星藻纲作为sister group,苔类与苔癣植物构成了一个clade。这与以前陆生植物早期进化是不一致的,该研究表明系统发育树分析对于植物基本进化问题的研究会是一个不错的方法。


图1 陆生植物系统发育树

案例二:适应性进化

      本研究针对一个栽培番茄和五个野生番茄进行转录组测序,解析栽培番茄和野生番茄在基因序列和表达水平方面的变异。同时,该研究在转录组水平上分析了栽培番茄和野生番茄的序列差异,找到51个受正向选择的基因,这些差异基因多与环境响应和压力忍耐相关。在选择压力下,这些基因的表达水平发生很大变化,从而证实了栽培番茄和它的近缘野生番茄在转录组水平受到了人工选择和自然选择的普遍影响。

图2  栽培番茄和野生番茄构建系统进化树

图3 共表达网络进化

参考文献

[1]Wickett N J, Siavash M, Nam N,et al. Phylotranscriptomic analysis of the origin and early diversification of land plants.[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2014, 111(45):E4859-E4868.

[2]Daniel K, Jiménez-Gómez J M, Seisuke K,et al. Comparative transcriptomics reveals patterns of selection in domesticated and wild tomato.[J].Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2013, 110(28):2655-62.


(1) 进化转录组与基因组相比主要的优势?

          进化转录组的成本远低于基因组,另外进化转录组不仅可以从基因序列水平上分析物种间的亲缘关系,也能通过基因的表达水平构建表达进化树。


(2) super matrix和super tree构建系统发育树的区别?

         super matrix:对不同的直系同源基因簇分别在物种间比对后序列串联起来,再根据这个super matrix(这里的matrix指序列)构建进化树。super tree:先对不同直系同源基因簇分别多序列比对,然后分别构建进化树,再将不同基因簇构建的进化树整合在一起形成物种树。


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